Struktura i właściwości folii diamentowych wykonanych metodą impulsowego rozpylania magnetronowego o średniej częstotliwości

Struktura i właściwości diamentopodobnych folii wytwarzanych za pomocą impulsowej technologii rozpylania magnetronowego średniej częstotliwości

Folie diamentowe (DLC) przygotowywano, jeśli pulsacyjne rozpylanie nierównowagowe magnetronowe na szkiełkach szklanych, i wpływy ciśnienia osiadania na grubość folii, mikrostrukturę, właściwości mechaniczne i właściwości optyczne były badane. Wyniki testu grubości pokazują, że grubość warstwy DLC wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia osadzania. Wyniki badania rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej pokazują, że gdy ciśnienie osadzania wzrasta od 0,18 Pa do 1,50 Pa, zawartość węgla hybrydowego sp3 w warstwie DLC zmniejsza się wraz ze wzrostem ciśnienia osadzania. Wyniki badania nano-wgłębienia i elipsometrii pokazują, że twardość nano i współczynnik załamania w warstwie DLC zmniejszają się wraz ze wzrostem ciśnienia osadzania. Wpływ ciśnienia osadzania na wzrost i strukturę wiązania cienkich warstw analizowano za pomocą modelu płytkiego wtrysku. Powyższe wyniki pokazują, że ciśnienie osadzania ma duży wpływ na grubość warstwy DLC, zawartość węgla hybrydowego sp3, właściwości mechaniczne i optyczne.

(diamentowa jak DLC) cienka folia jest kluczem (sp3) zawierającym strukturę diamentową z metastabilnych amorficznych, amorficznych materiałów węglowych, wszechstronna wydajność membrany jest podobna do folii diamentowej, takich jak wysoka twardość, niski współczynnik tarcia, wysoka przewodność cieplna i niska stała dielektryczna, duża przerwa szerokopasmowa, transmitancja w podczerwieni, dobra stabilność chemiczna i biokompatybilność i tak dalej, w porównaniu z niską temperaturą osadzania filmu diamentowego, wysoką wydajnością kosztową, chropowatość powierzchni membrany jest mała, zalety łatwego przygotowania, dlatego ma dobre perspektywy zastosowań w dziedzinie maszyn, elektroniki, optyki, medycyny i materiałów odpornych na korozję.

Ponieważ Aisenberg i Chabot po raz pierwszy w 1971 r. Metodą osadzania wiązki jonowej w temperaturze pokojowej (osadzanie wiązki jonowej IBD) po przygotowaniu folii DLC, opracowali różne metody przygotowania folii DLC, takie jak rozpylanie magnetronowe, osadzanie wiązką jonową, katodowe osadzanie z łuku próżniowego, impulsowe osadzanie laserowe, metoda chemicznego osadzania z fazy gazowej z wyładowaniem jarzeniowym, metoda elektronowego osadzania z fazy gazowej metodą cyklotronowego rezonansu, metoda osadzania z fazy gazowej wspomagana plazmą, taka jak metoda fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) i chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD).

Rozpylanie magnetronowe jest jedną z najczęściej stosowanych metod wytwarzania folii DLC, o niezwykłych właściwościach, takich jak jednolita warstwa folii, dobra gęstość, dobra powtarzalność procesu, wysoka szybkość osadzania i niska temperatura podłoża. Opracowana w ostatnich latach technologia polegająca na impulsowym, nierównowagowym rozpylaniu magnetronowym, łącząca zalety rozpylania impulsowego i nierównowagowego rozpylania magnetronowego, stała się uznanym preferowanym procesem wytwarzania różnych funkcjonalnych cienkich warstw, w tym materiałów izolacyjnych, i był szeroko stosowany w laboratorium i przemyśle. Oprócz zalet ogólnego osadzania z rozpylaniem magnetronowym, metoda ta może skutecznie wyeliminować zjawisko wyładowania łukowego i zatrucia celu, skutecznie poprawić strukturę, jakość i właściwości folii oraz poprawić przyczepność między folią a podłożem.

Połączenie folii DLC w postaci wiązania kowalencyjnego między atomami węgla, wiązaniami chemicznymi są głównie hybrydyzowany klucz hybrydowy sp2 i sp3, dwa poziomy o ile bezpośredni wpływ na wydajność filmu DLC: zawartość klucza hybrydyzacji sp3 jest wyższa, bardziej zbliżony do natury folii diamentowej, charakteryzujący się gęstością warstwy membranowej, wysoką twardością, dobrą odpornością na korozję chemiczną, szerokością pasma wzbronionego i wysoką opornością. Przy różnych metodach i parametrach osadzania zawartość wiązań hybrydowych sp3 w przygotowanym filmie DLC jest różna, a wydajność filmu będzie się znacznie różnić. W tym dokumencie przygotowano filmy diamentopodobne przez pulsowanie, jeśli rozpylanie magnetronowe. Zbadano wpływ ciśnienia osadzania na grubość folii, strukturę wiązania chemicznego, właściwości mechaniczne i właściwości optyczne.

1. Eksperymentuj

Folie diamentopodobne (DLC) osadzano na szkiełkach szklanych z zastosowaniem impulsowej nierównowaŜnej technologii rozpylania magnetronowego o średniej częstotliwości, z grafitem (czystość 99,99%) jako materiałem docelowym i argonem (czystość 99,99%) jako gazem rozpylającym. umieszcza się w komorze próżniowej, najpierw czyści się acetonem, alkoholem bezwodnym i wodą dejonizowaną odpowiednio za pomocą ultradźwięków przez 15 minut, a następnie suszy lampą podczerwoną i umieszcza w komorze próżniowej. Do ekstrakcji próżniowej wykorzystano pompę molekularną. Po osiągnięciu stopnia próżni 5,0 10-4 Pa, wprowadzono argon w celu zmiany stopnia próżni do 2,0 Pa, a zasilacz impulsowy polaryzacji wykorzystano do dodania ujemnego polaryzacji 700V na podłożu do czyszczenia przez rozpylanie przez 15 minut (współczynnik wypełnienia 80% ) w celu dalszego usuwania zanieczyszczeń i cząsteczek oleju zaadsorbowanych na powierzchni substratu, co znacznie poprawia stan interfejsu. W procesie osadzania filmu odległość docelowej podstawy wynosiła 90 mm, a moc źródła napylania wynosiła 290 W, częstotliwość wynosiła 40 kHz, a cykl pracy wynosił 80%, zasilanie polaryzacji impulsu zostało ustalone na 100 V, częstotliwość wynosiła 40 kHz, cykl roboczy wynosił 80%, temperatura podłoża była temperaturą pokojową, a ciśnienie osadzania wynosiło 0,18 Pa , 0,36 a, 0,72 Pa, i 1,50 Pa, odpowiednio.

Do pomiaru grubości przygotowanej folii DLC użyto instrumentu Veeco Dektak 150 step. System analizy powierzchni kratos-xsam800 jest wykorzystywany do analizy rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (XPS) próbek, przy użyciu źródła promieniowania rentgenowskiego Al Ka 13 kV 19 mA (1486,6 eV) i stopnia próżni w pomieszczeniu analitycznym jest większa niż 1 10-6 Pa. Test nanostruktury został zakończony na urządzeniu MTS do nanoszenia wgłębnego (typ xp). Podczas nano-wgłębienia pobrano 3 punkty z każdej próbki do badania, a następnie średnią wartość nanotwardości 3 punktów przyjęto jako średnią nanotwardość każdej próbki. Stałe optyczne cienkiej błony zmierzono na elipsometrze m-2000 di spectroscopic wyprodukowanym przez JAW ollam w Stanach Zjednoczonych, o zakresie długości fali 600-1700 nm.

2. Wnioski

Folie diamentopodobne przygotowywano z argonem jako gazem pomocniczym i za pomocą impulsowej magnetronowej technologii rozpylania o pośredniej częstotliwości. Badano wpływ ciśnienia osadzania na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne folii DLC:

(1) Grubość warstwy DLC wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia osadzania.

(2) Wyniki testu XPS pokazują, że gdy ciśnienie osadzania wzrasta od 0,18 do 1,50 Pa, zawartość wiązania hybrydowego sp3 w warstwie DLC zmniejsza się wraz ze wzrostem ciśnienia osadzania. Wpływ ciśnienia sedymentacyjnego na zawartość wiązania hybrydowego sp3 w warstwie DLC można wyjaśnić „płytkim modelem wtrysku”.

(3) wyniki testu nano-wgłębienia pokazują, że gdy ciśnienie osadzania wzrasta od 0,18Pa do 1,50Pa, nano-twardość i elastyczny odzysk folii DLC zmniejszy się wraz ze wzrostem ciśnienia osadzania.

(4) wyniki testu elipsometrycznego pokazują, że przy tej samej długości fali testowej współczynnik załamania błony DLC zmniejsza się wraz ze wzrostem ciśnienia osadzania, co jest związane z gęstością błony i zawartością wiązania hybrydowego sp3.

IKS PVD, technologia rozpylania magnetronowego średniej częstotliwości , skontaktuj się z nami teraz, iks.pvd @ foxmai.com